C a p i t o l u l 6

PROCESE UNITARE PENTRU TRATAREA NMOLURILOR PROVENITE DIN EFLUENII LICHIZI INDUSTRIALI

6.1. Formarea i caracteristicile nmolurilor Epurarea apelor uzate, n vederea evacurii n receptorii naturali sau a recirculrii, conduce la reinerea i formarea unor cantiti importante de nmoluri ce nglobeaz att impuritile coninute n apele brute, ct i cele formate n procesele de epurare.

Schemele tehnologice aplicate pentru epurarea apelor uzate industriale i oreneti, din care rezult nmoluri se pot grupa n dou mari categorii: cele privind epurarea mecano-chimic i cele privind epurarea mecano - biologic. n fig. 6.1 i 6.2 se prezint principalele surse de nmol n cadrul schemelor de epurare menionate.

Utilizare

Utilizare Depozitare Compostare Hald

Nmol

Depozitare Igienizare Deshidratare Uscare termic

Incinerare

Fermentare aerobFermentare

anaerob

Emisar Nisip

Ap uzat

Decantare secundar

Decantare primar Epurare

biologicPretratare

Fig.6.1.Surse de nmol din staia de epurare mecano-biologic

Ap pt. irigaii

79

Din punct de vedere fizic, nmolurile provenite din epurarea apelor uzate se consider sisteme coloidale complexe, cu compoziii eterogene, coninnd particule coloidale ( d < 1 ), particule dispersate (d = 1 - 100 ), agregate, material n suspensie etc., avnd un aspect gelatinos i coninnd foarte mult ap. Din punct de vedere tehnologic, nmolurile se consider ca faz final a epurrii apelor, n care sunt nglobate produse ale activitii metabolice, materii prime, produi intermediari i produse finite ale activitii industriale. Recirculare

Emisar

Cenue

Reutilizare

Utilizare

Eventual nmol

Nmol de precipitare

Reactivi de coagulare

Hald

Incinerare

Deshidratare

Chemo fixare

Extragere sruri sau metale

Prelucrare

Eventual epurare avansat

Decantare Coagulare

Ap uzat

Pretratare

Fig. 6.2 Surse de nmol din staia de epurare mecano - chimic

Utilizare

Principalele tipuri de nmol ce se formeaz n procesele de epurare a apelor uzate sunt: - nmol primar, rezultat din treapta de epurare mecanic;

- nmol secundar, rezultat din treapta de epurare biologic; - nmol mixt, rezultat din amestecul de nmol primar i dup decantarea

secundar, obinut prin introducerea nmolului activ n exces n treapta mecanic de epurare;

- nmol de precipitare, rezultat din epurarea fizico-chimic a apei prin adaos de ageni de neutralizare, precipitare, coagulare - floculare.

Dup stadiul lor de prelucrare n cadrul gospodriei de nmol, se pot clasifica:

- nmol stabilizat (aerob sau anaerob); - nmol deshidratat (natural sau artificial); - nmol igienizat (prin pasteurizare, tratare chimic sau compostare);

- nmol fixat, rezultat prin solidificare n scopul imobilizrii compuilor toxici;

- cenu, rezultat din incinerarea nmolului;

80

Clasificarea nmolurilor dup compoziia conduce la luarea n considerare a dou mari categorii: - nmoluri cu compoziie predominant organic, ce conin peste 50%

substane volatile n substana uscat i care, de regul, provin din epurarea mecano-biologic;

- nmoluri cu compoziie predominant anorganic, ce conin peste 50% din substana uscat i care de regul, provin din epurarea fizico-chimic.

6.2. Caracteristicile fizico-chimice ale nmolurilor

Pentru caracterizarea nmolurilor se apeleaz la:

- indicatori generali (umiditate, greutate specific, pH, raport mineral volatil, putere caloric etc.);

- indicatori specifici (substane fertilizante, detergeni, metale, uleiuri i grsimi etc.) n funcie de proveniena apei uzate industriale.

Datorit naturii complexe a nmolurilor, indicatorii generali i specifici se completeaz cu ali parametri ce caracterizeaz modul de comportare a nmolurilor la anumite procese de prelucrare (fermentabilitate, filtrabilitate, compresibilitate, flotabilitate). Principalele caracteristici fizico-chimice ale nmolurilor care prezint interes n tehnologia de prelucrare i evacuare sunt analizate n cele ce urmeaz. Umiditatea sau coninutul de ap

Aceasta variaz n limite foarte largi, n funcie de natura nmolului (mineral sau organic), de treapta de epurare din care provine (primar, secundar, de precipitare etc.). Astfel materialele grosiere reinute pe grtare i site au umiditate de 60%, nmolul primar proaspt 95-97%, nmolul activ n exces 98-99,5% i nmolul de precipitare 92-95% (tabelul nr.6.1.) n practica prelucrrii nmolului este important a cunoate modul de legare a apei i energia necesar pentru ndeprtare. Greutatea specific a nmolului

Aceasta depinde de greutatea specific a substanelor solide pe care le conine, de umiditatea lor i de proveniena nmolului n cadrul staiei: nmolul primar brut are o greutate specific de 1,004-1,010 t/m3, nmolul activ excedentar are valori mai mici, n jur de 1,001 t/m3, iar dup ngroare 1,003 t/m3.

Mineral i volatil n substan uscat

Acesta este un criteriu de clasificare a nmolurilor ( nmol organic n care M / V < 1 i nmol anorganic n care M / V > 1 ) i un criteriu de selecie a procedeelor de prelucrare, ntruct un nmolul organic este putrescibil i se are n vedere mai nti stabilizarea sa mai ales pe cale biologic (fermentare anaerob,

81

stabilizare aerob), pe cnd nmolul anorganic se prelucreaz prin procedee fizico-chimice (solidificare, extracie de componente utile etc.).

Tabelul 6.1. Caracteristicile de filtrabilitate ale unor nmoluri industriale

Proveniena nmolului

Umiditate

iniial %

Rezistena specific convenional la filtrare 1016 cm/g

Coeficient de compresi-

bilitate s

Nmolul primar, Filatura Baloteti 86,0 1180 0,60 Nmol de precipitare de la Tbcria mineral Rm.Vlcea

88,7-90,9 20-25 0,75

Nmol primar brut, CCH Oneti 95,8-90,6 310-375 0,60 Nmol primar de la prelucrarea carbonifer Petrila

85,0-92,0 300-1200 0,80

Nmol de precipitare, "Rulmentul" Brlad

95,6-96,7 86-188 0,7-0,9

Nmol de precipitare C.Ch. Valea Clugreasc

93,1-94,4 20-30 0,60

Nmol de precipitare "Dero" Ploieti

98,1 11,2 1,16

Nmol primar (bere, spirt, drojdie) Bragadiru

97,1-98,6 5910-6000 0,6-1,3

Nmol biologic n exces CCH Piatra Neam

98,5-98,7 2953-4394 1,1

Nmol primar brut ISCIP Czneti

94,7-97,2 674-704 -

Nmol biologic n exces, cresctorii de porci 97-99 5000-700 0,9-1,2 Nmol biologic n exces (aerare prelungit), Industria lnii Constana

97,8-98,2

1761-1960

0,9

Rezistena specific la filtrare i compresibilitate

Aceti parametrii reprezint unii dintre cei mai importani parametri pentru deshidratarea nmolurilor i instrumente de apreciere a condiionrii nmolurilor. Rezistena specific la filtrare se caracterizeaz cu relaia:

c

APb2r2

= (6.1)

n care: r - rezistena specific la filtrare, n cm/g; P - diferena de presiune aplicat, n dyn/cm2; A - suprafaa de filtrare, n cm2; - vscozitate dinamic a filtratului (la temperatura probei), n g/cm s; b - panta dreptei din reprezentarea grafic a raportului t/v v, n s/cm6; c - concentraia de solide n turb, n g/cm3.

82

Pentru determinarea experimentale a rezistenei specifice la filtrare se msoar volumele de filtrat scurse la anumite intervale de timp ntr-o instalaie special de laborator, prin filtrare la diferen de presiune negativ sau pozitiv.

n tabelul 6.1. se prezint valori ale rezistenei specifice la filtrare i coeficientul d compresibilitate pentru unele nmoluri rezultate din epurarea apelor uzate industriale. Puterea caloric a nmolului

Aceasta variaz n funcie de coninutul n substan organic. Orientativ, putndu-se determina cu relaia: (6.2) 44,4SVPCn =n care: PCn - puterea caloric net; SV - coninutul n substane volatile.

Puterea caloric se determin experimental, utiliznd o bomb calorimetric. n tabelul 6.2 se indic valorile orientative ale puterii calorice calculate la diferite concentraii de materii organice.

Tabelul 6.2. Valori orientative ale puterii calorice a nmolurilor la

diferite concentraii de materii organice, n solide uscate Materii organice

n solide totale uscate ( % )

Putere caloric ( Kcal/kg )

Nmol primar Nmol activ n exces 100 6650 5650 90 5850 5050 80 5100 4450 70 4300 3850 60 3600 3300 50 2800 2650 40 2150 2050 30 1400 1500

Metale grele i nutrieni

Coninutul de nutrieni (K,P,N) prezint o importan deosebit atunci cnd se are n vedere valorificarea nmolului ca ngrmnt agricol sau agent de condiionare a solului. De asemenea, utilizarea agricol a nmolului este condiionat de prezena i cantitatea metalelor grele care prezint grad ridicat de toxicitate. Dac nmolul menajer conine cantiti reduse de metale grele, n general sub limitele admisibile, nmolul rezultat din epurarea n comun a apelor oreneti cu cele industriale conduce, n funcie de profilul industriei, la creterea concentraiei de metale grele n nmol. Prezena i concentraia metalelor n nmolurile industriale depinde de profilul i procesul tehnologic al industriei.

83

6.2.1. Caracteristici biologice i bacteriologice Nmolurile proaspete (primare i secundare) prezint caracteristici

biologice i bacteriologice asemntoare cu cele ale apei supuse epurrii, cu meniunea c diminuarea lor n faz apoas se traduce cu o concentrare n faza solid.

Diferitele procedee de prelucrare a nmolului, conduc i la diminuarea potenialului microbiologic al nmolului i n mod deosebit al potenialului patogen. n cadrul unor procedee de prelucrare se creeaz condiii de dezvoltare a microorganismelor capabile s transforme unele substane prezente din nmol n substane utile sau neutre n raport cu mediul nconjurtor. Astfel, n bazinul de fermentare anaerob se dezvolt microorganisme capabile de mineralizarea materiilor organice care realizeaz i o reducere relativ a potenialului patogen. n procesul de compostare, prin procese biochimice complexe se produce o humificare a materiei organice, iar datorit temperaturii se produce i o dezinfecie a nmolului. Nmolurile rezultate din epurarea unor ape uzate industriale cu potenial patogen ridicat (ferme de animale, tbcrii, abatoare etc) trebuie prelucrate n mod corespunztor. Unele categorii de ape uzate ce nu prezint un mediu prielnic de via pentru microorganisme (pH acid, prezena unor metale toxice etc) conduc la formarea de nmoluri fr potenial patogen.

6.3. Procese i procedee de prelucrare a nmolului

Tabelul 6.3

Procedee de prelucrare a nmolului Tip de nmol

ngroare Omoge-nizare

Fermentare Igienizare

Dishidratare Uscare Oxidare total

Evacuare final

PRIMAR SECUNDAR DE LA TRATARE CHIMIC

Gravita- ional Flotare Centrifu-gare

Fermentare anaerob Fermentare aerob Stabilizare chimic Tratare termic Compostare

Chimic Termic ngheare Cu material inert

Platforma pt. uscarea nmolului Filtru pres Vacuum filtru Centrifug Filtru band Concentrator rotativ Lagun

Vetre etajate rotative Atomi- zare Uscare solar

Incine-rare Oxid. umed Piroliz

ngrmnt agricol Depozitare Materiale construcii Agent de condiionare a solului Evacuare n subteran sau n mediu marin

Condiionare

84

Procesele de prelucrare a nmolurilor sunt multiple i variate, n funcie de proveniena i caracteristicile lor, dar i n funcie de modul final de evacuare. Clasificarea proceselor de prelucrare se poate face dup diferite criterii, cum ar fi reducerea umiditii, mineralizarea componentei organice etc.

n tabelul 6.3. se prezint o grupare a procedeelor de prelucrare sugernd posibilitatea alegerii unei scheme tehnologice convenabile fiecrui tip de nmol i condiiilor specifice locale.

6.3.1. ngroarea nmolului

Aceast metod constituie cea mai simpl i larg rspndit metod de concentrare a nmolului, avnd drept rezultat reducerea i ameliorarea rezistenei specifice la filtrare. ngroarea se poate realiza prin decantare, flotare sau centrifugare, gradul de ngroare depinznd de mai multe variabile, dintre care mai importante sunt: tipul de nmol, concentraia iniial a solidelor, temperatur, utilizarea agenilor chimici, durata de ngroare etc.

Prin ngroare, volumul nmolului se poate reduce de circa 20 de ori fa de volumul iniial, dar ngroarea este eficient tehnico-economic pn la o concentraie de solide de 8-10%. ngroarea gravitaional se realizeaz n instalaii convenionale de tipul decantoarelor circulare, avnd radierul cu pant spre centru, dotate cu echipamente mecanice de amestec lent, pentru a favoriza dirijarea nmolului spre centru, de unde se extrage, apa separat evacundu-se pe la partea superioar. Timpul mediu de reinere a solidelor n ngrotor este de 0,5-2 zile. Se utilizeaz n mod frecvent ngrotoare cu funcionare continu, instalaiile calculndu-se la o ncrcare hidraulic de 0,6-1,2 m3/m2 h. ncrcarea cu solide este de 1,5-6,0 kg/m2h, n funcie de caracteristicile nmolului (tabelul 6.4.)

Tabelul 6.4 ncrcarea i concentraia n solide la ngrotoare gravitaionale

Tipul de nmol

ncrcarea n solide kg/m2h

Concentraia de solide n ngroat

% Nmol primar 4-6 8-10 Nmol activ 1-1,2 2,5-3,0 Pelicul biologic 1,5-2,0 7-9 Nmol primar + activ 1,0-2,0 5-8 Nmol primar + pelicul biologic

2,0-2,4 7-9

ngroarea prin flotare se aplic pentru suspensii care au tendina de flotare i sunt rezistente la compactare prin ngroare gravitaional.

Procesul de flotare cu aer se poate realiza prin: flotarea cu aer dispersat, flotare cu aer dizolvat sub presiune, flotare cu aer la presiune negativ i flotare

85

biologic. Cel mai larg utilizat este procesul de flotare cu aer dizolvat sub presiune, care prin destindere la presiunea apropiat de cea atmosferic elimin bule fine (d 80 ), care se ataeaz sau se nglobeaz n flocoanele de nmol i le ridic la suprafa. Pentru asigurarea unei concentraii convenabile de materii n suspensie la alimentare, se practic recircularea unei fraciuni de efluent.

Principalii parametri ce influeneaz procesul de ngroare prin flotare sunt: presiunea, raportul de recirculare, concentraia de solide la alimentare, durata de retenie, raportul aer / solide, tipul i calitatea nmolului, ncrcarea hidraulic n solide, utilizarea agenilor chimici. ngroarea prin centrifugare se aplic n general pentru nmolul activ n exces, atunci cnd nu se dispune de spaiu pentru alte instalaii mai puin compacte. Utiliznd centrifuga cu transportor elicoidal se poate atinge o concentrare de solide de circa 4% i un grad de reinere a solidelor de 90%, la ngroarea nmolului activ cu adaos de floculani. innd seama de viteza de rotaie mare a echipamentului (6000 rot/min), consumul de floculani este mai mare datorit fragilitii i ruperii flocoanelor, deci costurile de exploatare sunt mai mari dect n cazul altor procedee. n tabelul 6.5. se prezint date comparative asupra diferitelor procedee de ngroare a nmolului. Tabelul 6.5.

Date comparative ntre diferite procedee de ngroare a nmolului

Tehnologia Coninut de substan

uscat obinut (%)

Consum de energie, kWh/m3

nmol

Caracteristici

ngroare gravitaional

4 - 6 0,1 - 0,3 Simpl: costuri sczute de exploatare; necesit spaiu mare, costuri de construcii ridicate; nu este afectat de solidele prezente n nmol

ngroare prin centrifugare

5 0,7 - 2,5 Convenabil pentru nmoluri biologice (fr substane abrazive); spaiu redus i cost de construcie sczut

ngroare prin flotare

4 - 6 0,3 - 0,6 Spaiu redus; costuri de construcie mici; tehnologie sofisticat; costuri de exploatare ridicate

6.3.2. Fermentarea nmolului

Fermentarea nmolului, n vederea unei prelucrri ulterioare sau a depozitrii se poate realiza prin procedee anaerobe sau aerobe - primele fiind cel mai des folosite. n procesul de fermentare, materialul organic este mineralizat, iar structura coloidal a nmolului se modific. Nmolul fermentat poate fi mai uor deshidratat, cu cheltuieli mai mici dect n cazul nmolului brut.

86

Fermentarea anaerob a nmolului Cinetica fermentrii anaerobe se desfoar sub influena a dou grupe

principale de bacterii: - facultativ anaerobe, acido-productoare, care transform substanele

organice complexe (hidrai de carbon, proteine, grsimi)n substane organice mai simple (acizi organici, alcooli, cetone etc) cu ajutorul enzimelor extracelulare;

- anaerobe, metano-productoare, care utilizeaz ca hran moleculele mai simple de substane organice i cu ajutorul enzimelor intracelulare sunt transformate n compui simpli: ap, bioxid de carbon i metan.

Viteza de reacie global este dat de faza cea mai lent, cea de gazeificare, datorit vitezei de multiplicare redus a bacteriilor i de marea sensibilitate la condiiile de mediu. Aa cum este cunoscut, din procesul de fermentare anaerob rezult gazul de fermentare combustibil (biogaz) utilizat ca surs neconvenional de energie.

Factorii care influeneaz procesul de fermentare se pot grupa n dou categorii:

- caracteristicile fizico-chimice ale nmolului supus fermentrii: concentraia substanelor solide , raportul mineral / volatil, raportul dintre componenta organic i elemente nutritive, prezena unor substane toxice sau inhibitoare etc;

- concepia i condiiile de exploatare ale instalaiilor de fermentare: temperatura, sistemul de alimentare i evacuare, sistemul de nclzire, de recirculare, de omogenizare, timpul de fermentare, ncrcarea organic etc.

n afara acestor factori legai de calitatea materialului i parametrii instalaiilor, mai sunt o serie de factori la nivelul celulei, legai de echipamentul enzimatic, mult mai dificil de sesizat i dirijat, necesitnd metode de investigare deosebit de complexe.

Se vor analiza civa dintre factorii de influen asupra procesului, ce pot fi dirijai n sensul dorit.

Concentraia substanelor solide din nmol trebuie s fie astfel aleas nct s asigure apa fiziologic necesar bacteriilor. Se recomand concentraii de 5-10% materii solide. Concentraii mai ridicate ale materialului, peste 12% creeaz dificulti la pompare i omogenizare.

Componenta organic a fazei solide prezint, de asemenea, importan n procesul de mineralizare i n producia gazului. Se apreciaz c o reducere minim de 50% a componentei organice asigur o stabilitate relativ a nmolului. Compoziia gazului nu este influenat de gradul de descompunere al materiei organice, ci de componentele organice.

Principalele grupe de substane organice prezente n componenta volatil, cu implicaie asupra cantitii i compoziiei gazului de fermentare sunt: hidraii de carbon, proteinele i grsimile. n tabelul 6.6. se prezint producia specific i compoziia gazului la cele trei grupe de substane organice.

87

Tabelul 6.6. Producia i compoziia gazului pe principalele grupe de substane organice din nmol

Grupa Producia de gaz, cm3/g substan

Compoziia gazului %

Hidrai de carbon 790 50 CH4+50 CO2 Grsimi 1250 68 CH4+32 CO2 Proteine 704 71 CH4+29 CO2

Cercetri efectuate arat c fermentarea anaerob se poate aplica pentru

majoritatea substanelor organice, excepie fcnd lignina i uleiurile minerale.

Componenta mineral , n special srurile de azot i fosfor prezint importan n fermentarea anaerob. Sunt stabilite anumite rapoarte optime ntre carbon organic, azot i fosfor, o producie bun de gaz obinndu-se la raportul Corg / Norg = 13 14. O serie de cationi ( Ca2+, Mg2+, Na+, K+, NH+) produc inhibarea fermentrii anaerobe la concentraii peste 10 g/l. Srurile de sodiu sunt relativ toxice fa de bacteriile metanice, astfel c n cazul de neutralizare a nmolului supus fermentrii este indicat s se evite hidroxidul de sodiu. Influena substanelor toxice ca: nichel, crom (tri- i hexavalent), zinc, cupru, plumb etc.au efect de inhibare i dereglare a procesului de fermentare anaerob. Limitele de inhibare i dereglare a procesului sunt uneori controversate, influena toxic a metalelor fiind strns corelat cu prezena sulfurilor care produc, cu ionii metalici, complexe netoxice pentru bacterii.

n tabelul 6.7 se indic limitele de concentraii pentru unele substane cu efecte toxice n procesul de fermentare.

Tabelul 6.7.

Limitele de concentraie pentru unele substane cu influen asupra procesului de fermentare

Substana Concentraia mg/l

Substana Concentraia mg/l

Sulfuri 200 Calciu 2000- 6000 Metale grele solubile

1 Magneziu 1200-3500

Sodiu 5000-8000 Amoniu 1700-4000 Potasiu 4000-10000 Amoniu liber 150

O alt categorie de substane cu caracter inhibitor sau toxic sunt i unele substane organice, n concentraie mare, cum ar fi alcool metilic, etilic, propilic, izoamilic, benzen, toluen, peste 1 g/l; alcooli superiori peste 0,1 - 0,2 g/l; substane tensioactive peste 20 mg/l ,nmol. De asemenea pesticidele, n special cele organo-clorurate, produc dereglri n procesul de fermentare.

88

Influena pH-ului . Fermentarea anaerob se desfoar n condiii optime la pH = 6,8 - 7,6, interval n care producia i compoziia gazului sunt normale. Modificarea pH-ului apare la modificarea calitii nmolului de alimentare sau la exploatarea incorect a instalaiei Influena temperaturii. n general, fermentarea anaerob se poate realiza ntr-un interval larg de temperatur, ntre 4 i 600C, cu aclimatizarea microorganismelor n anumite zone de temperatur. Viteza de mineralizare este influenat de temperatur, n sensul creterii duratei de mineralizare cu scderea temperaturii.

Din punct de vedere termic, procesele de fermentare anaerob se pot clasifica n trei categorii:

- fermentare criofil (fr nclzire) la temperatura mediului ambiant; - fermentare mezofil (32-350C); - fermentare termofil (550C). n practic este larg aplicat fermentarea mezofil. Fermentarea termofil, dei prezint unele avantaje, ca reducerea duratei

de fermentare i deci a volumului instalaiilor, este totui rar utilizat, ntruct implic consumuri suplimentare de energie caloric (mai ales n perioada de iarn) i formeaz cruste i spume n bazine.

Microorganismele care particip la procesul de fermentare i, ndeosebi, cele metanice, sunt foarte sensibile la variaii de temperatur chiar de 2-30C, intervalul de temperatur i meninerea ei ntr-un regim constant reprezentnd factori importani ai procesului. nclzirea rezervoarelor de fermentare la temperaturile proiectate se face, n principal, cu schimbtoare de cldur exterioare, care asigur i o omogenizare a nmolului, precum i o prenclzire a nmolului brut.

Amestecul - recircularea inoculare are ca scop principal amestecul nmolului fermentat de la baza rezervorului de fermentare cu cel de la suprafa, prin aceasta obinndu-se o mai rapid degradare a substanei organice, respectiv o mai rapid terminare a fermentrii.

Cercetri recente asupra mecanismelor de degradare i conversie a materiei organice din nmol au pus n eviden ci de stimulare a procesului de fermentare prin factori exogeni. Astfel, adaosuri de medii nutritive pentru bacterii, adaosuri de vitamine i ali factori de cretere au condus la sporirea produciei de gaz de fermentare cu 10-15%

Fermentarea aerob a nmolului

Acest proces const, ca i fermentarea anaerob, dintr-un proces de degradare biochimic a compuilor organici uor degradabili.

Fermentarea aerob se realizeaz n practic prin aerarea separat a nmolului (primar, secundar sau amestec) n bazine deschise. Echipamentul de aerare este acelai ca i pentru bazinele de nmol activ. Fermentarea aerob a nmolului se recomand mai ales pentru prelucrarea nmolului activ n exces,

89

cnd nu exist treapt de decantare primar, sau cnd nmolul primar nu se preteaz la fermentare anaerob. Avantajele procedeului sunt:

- exploatare simpl; - lipsa mirosurilor neplcute; - igienizarea nmolului (reducerea numrului de germeni patogeni) i

reducerea cantitii de grsimi. Dintre dezavantaje se semnaleaz, ca mai importante, consumul de

energie pentru utilajele de aerare proprii, comparativ cu fermentarea anaerob care produce i gaz de fermentare.

Un nmol se consider fermentat aerob cnd componena organic s-a redus cu 20-25%, cantitatea de grsimi a ajuns la maximum 6,5 % (fa de substana uscat), activitatea enzimatic este practic nul, iar testul de fermentabilitate este negativ.

Instalaiile de fermentare aerob se dimensioneaz, de regul, pentru durata de retenie de 8-15 zile, n funcie de caracteristicile nmolului, n care se include i o perioad de aclimatizare la condiiile aerobe (nmol primar).

Comparnd cele dou sisteme de stabilizare biologic a nmolului organic, apare net avantajos procedeul de stabilizare anaerob, mai ales sub aspectul energetic. n tabelul 6.8. se dau date comparative ale celor dou procedee.

Tabelul 6.8

Date comparative privind fermentarea anaerob i aerob Metoda Perioada

de retenie

zile

Consum de energie KWh/m3 nmol

Caracteristici

Fermentare aerob

8 - 15 5 - 10 Simpl; cost sczut de investiie; consum mare de energie

Fermentare anaerob

15 - 20 0,2 - 0,6 Cost de exploatare ridicat; cost de investiie ridicat; consum mic de energie; producie de gaz (surs de energie)

6.3.3. Condiionarea nmolului Aducerea nmolurilor primare, secundare sau stabilizate n categoria

nmolurilor uor filtrabile se realizeaz, n principal, prin condiionare chimic sau termic. Se pot obine, teoretic, rezultate satisfctoare i prin adaos de material inert (zgur, cenu, rumegu etc.), dar acest procedeu prezint dezavantajul de a crete considerabil volumul de nmol ce trebuie prelucrat n continuare.

Condiionarea chimic

Condiionarea nmolului cu reactivi chimici este o metod de modificare a structurii sale, cu consecin asupra caracteristicilor de filtrare. Agenii de condiionare chimic a nmolului se pot grupa n trei categorii:

90

- minerali: sulfat de aluminiu, clorhidrat de aluminiu, clorur feric, sulfat feros , oxid de calciu, extracte acide din deeuri;

- organici: polimeri sintetici (anioni, cationi sau neionici), produi de policondensare sau polimeri naturali;

- micti: amestec de polimeri sintetici cu sruri minerale sau amestec de coagulani minerali.

Reactivii anorganici cei mai des utilizai pentru condiionarea nmolului sunt clorura feric i varul, fiecare avnd un cmp de aciune propriu. Sulfatul feros este mai economic, dar are o aciune corosiv. Srurile de aluminiu, n special clorhidratul de aluminiu, sunt eficiente, mai puin corosive, dar costul este mai ridicat.

Dintre polimerii organici, cei cationici se pot utiliza singuri, iar cei anionici i neionici, n asociere cu ali coagulani minerali. n general, dozele de polimeri organici sunt mult mai reduse dect la cei minerali, dar costul este nc ridicat. Alegerea coagulantului i doza optim se fac pe baza ncercrilor experimentale de laborator, ntruct alegerea depinde de proveniena nmolului, compoziia sa chimic, gradul de dispersie, tehnologia de deshidratare ce urmeaz a se aplica etc.

Pentru fiecare tip de nmol i pentru fiecare coagulant, floculant sau amestec, se stabilete doza optim pe cale experimental.

Condiionarea termic

Acest mod de condiionare se realizeaz la temperaturi de 100-2000C, presiuni de 1-2,5 atm i durate de nclzire pn la 60 min, depinznd de tipul i caracteristicile nmolului i de procesul utilizat. Prile principale ale unei instalaii de condiionare termic sunt: reactorul, n care se realizeaz tratarea nmolului la temperaturi menionate mai sus; schimbtorul de cldur, n care nmolul proaspt este prenclzit de nmolul tratat; boilerul pentru prepararea aburului necesar ridicrii temperaturii n reactor i decantorul de nmol tratat.

Avantajele principale ale condiionrii termice sunt: lipsa mirosurilor neplcute n timpul condiionrii, condiionare fr adaos de substane chimice i sterilizarea nmolului.

Alte procedee de condiionare

Condiionarea prin ngheare produce un efect similar cu condiionarea termic. La temperaturi sczute, structura nmolului se modific, iar la dezgheare cedeaz cu uurin apa.

Condiionarea cu material inert trebuie analizat pentru anumite tipuri de nmol i surse de materiale inerte locale, fie pentru creterea puterii calorice a nmolului (n cazul incinerrii), fie pentru valorificarea nmolului (agricol, ameliorarea solului, redare n circuitul agricol).

91

6.3.4. Deshidratarea nmolului

n scopul prelucrrii avansate sau eliminrii finale, apare necesitatea reducerii coninutului de ap din nmol pentru diminuarea costurilor i volumelor de manipulat.

n cazul staiilor mici de epurare (debite mici de nmol), deshidratarea se poate realiza prin procedee naturale (platforme pentru uscarea nmolurilor sau iazurilor de nmol) n cazul n care se dispune de spaiu i sunt asigurate condiiile de protecie ale mediului nconjurtor (protecia apelor subterane, aezrilor umane, aerului etc).

Metodele mecanice de deshidratare sunt larg aplicate pentru diferite tipuri de nmol (nmol brut, fermentat, de precipitare etc). Pentru a obine o separare eficient a fazelor se impune condiionarea prealabil a nmolului.

Deshidratarea natural pe platforme de uscare a nmolului este larg utilizat, avnd n vedere simplitatea construciei i costul redus de exploatare.

Platformele de uscare sunt suprafee de teren ndiguite n care se depoziteaz nmolul. Dimensiunile platformelor de uscare sunt alese n funcie de metoda adoptat pentru evacuarea nmolului deshidratat. Cnd evacuarea nmolului se face manual, limea patului nu trebuie s depeasc 4 m; evacuarea cu mijloace mecanizate permite o lime de pn la 20 m. Lungimea platformelor de uscare este determinat, n principal, de panta terenului i nu trebuie s depeasc 50 m. Platformele pot fi aezate pe un strat de baz permeabil sau impermeabil. Stratul de drenaj permeabil se execut din zgur, pietri sau piatr spart cu o grosime de 0,2-0,3 m (stratul de susinere), peste care se aeaz un strat de nisip sau pietri mai fin, cu o grosime de 0,2 - 0,6 m. n stratul de susinere se ngroap tuburile de drenaj pentru colectarea apei drenate.

Similitudinea dintre drenarea apei pe platforme i filtrabilitatea nmolului a permis stabilirea unor relaii pentru determinarea duratei de drenare a apei, relaii ce s-au verificat cu datele experimentale

( ) (

( ))

fl

fliin2

d W100P172,8WWW100hRt

= (6.3) unde: td - timpul de drenaj, n zile ; - vscozitatea dinamic a nmolului, n g/cm s; h - nlimea stratului de nmol, n cm; n - densitatea nmolului, n g/cm3; R - r 10-10 , rezistena specific convenional la filtrare a nmolului, n cm/g; P - diferena de presiune, n g/cm2; Wi - umiditate iniial, n %; Wfl - umiditatea la sfritul drenrii, n %.

92

Grosimea stratului de nmol ce se trimite pe paturi depinde de caracteristicile materialului i de climatul zonei respective. n general, o nlime de circa 0,20 m este recomandabil pentru o clim temperat.

Determinarea duratei de deshidratare a nmolului pe platformele de uscare presupune cunoaterea proprietilor fizico-chimice ale nmolului i regimului climatic al zonei respective. n general, n climat temperat, durata de deshidratare este cuprins ntre 40 i 100 zile, ceea ce nseamn c, n total, se poate conta pe o grosime de nmol ce se rspndete pe platform de 1,5 - 2,0 m pe an, respectiv o productivitate de 80 - 100 kg substan uscat/m2an. Deshidratarea mecanic pe vacuum-filtre este procedeul tehnic cel mai larg utilizat n prezent pentru drenajul artificial al apei. Forma constructiv a vacuum-filtrelor poate fi diferit (cu disc, taler sau tambur), vacuum-filtrele cu tambur fiind cele mai utilizate pentru deshidratarea nmolurilor provenite din epurarea apelor uzate. Pentru determinarea suprafeei de filtrare necesar se utilizeaz relaia:

( )

t

int L16

W100Q10S = (6.4)

n care : St - suprafaa de filtrare necesar, n m2; Q - debitul de nmol, n m3/zi; n - densitatea nmolului, n gr/cm3; Wi - umiditatea iniial a nmolului, n%; Lt - productivitatea (ncrcarea) vacuum-filtrului, n kg/m2h.

Productivitatea vacuum-filtrului se poate stabili pe baza determinrilor de laborator - rezistena specific la filtrare i coeficientul de compresibilitate - sau pe baza ncercrilor pe instalaii pilot.

( ) (

( ))

fi

fif

WWMRW100W100mPK0,25L

= (6.5) n care: L - productivitatea, n kg substan uscat/m2h; P - presiunea de lucru, n mmHg; R= r 10-10 - rezistena specific convenional la filtrare a nmolului, n cm/g; - vscozitatea filtratului, n c.p.; m - fraciunea de imersare, n %; M - durata de rotaie a tamburului, n min; K - factor de corecie (0,75); f - densitatea filtratului, n g/cm3; Wi - umiditatea iniial a nmolului, n %; Wf - umiditatea final a nmolului, n %.

Productivitatea vacuum-filtrelor la deshidratarea nmolurilor provenite din epurarea apelor variaz n limite largi: 5 - 10 kg /m2 h pentru nmol activ

93

proaspt i fermentat, 20 - 25 kg / m2 h pentru nmol amestecat fermentat i circa 30 kg / m2 h pentru nmolul primar fermentat.

Deshidratarea nmolurilor pe vacuum-filtre prezint avantajul funcionrii continue (spre deosebire de filtrele pres) i a capacitii mari d filtrare. Dintre avantaje se pot semnala degradarea relativ rapid a pnzelor filtrante, umiditatea destul de ridicat a turtei (70-80% i consum de energie mai mare dect al filtrelor pres. Deshidratarea mecanic pe filtre pres

Caracteristica principal a acestor utilaje este concentrarea unei mari suprafee de filtrare ntr-un echipament de dimensiuni reduse. Filtrele pres pot fi adaptate pentru o gam larg de suspensii. Exist multe variante constructive de filtre pres, deosebirile principale constnd n forma i modul de funcionare a elementelor filtrante. n aceste instalaii, nmolul ngroat sau condiionat este pompat cu pompe speciale n camerele filtrului pres. Dup umplerea camerelor se face deshidratarea prin creterea presiunii, n final rmnnd n camer o turt cu umiditate redus, chiar sub 40%. Consumul de energie electric este de circa 3 kWh/m3nmol. Durata de deshidratare a nmolurilor pe filtre de pres se calculeaz pe baza a dou componente eseniale i anume tipul de deshidratare propriu-zis sau timpul de presare i durata de ncrcare i descrcare a filtrului sau timpul auxiliar. Timpul auxiliar poate fi egal cu timpul de presare n cazul filtrelor pres cu ncrcare i descrcare manual sau mai redus. 10-15 min, la instalaiile moderne. Timpul de presare propriu-zis se poate determina pe baza caracteristicilor nmolului i a parametrilor constructivi ai instalaiei.

( ) (( )

)i

4fifn

2

p W100P10WWW100dR1,42t

= (6.6) unde: tp - timpul de presare, n h; - vscozitatea filtratului, n c.p.; R = r 10-10 - rezistena specific convenional la filtrare a nmolului, n cm/g; d - distana dintre plci, n cm; P - presiunea de lucru, n at; Wi - umiditatea iniial a nmolului, n %; Wf - umiditatea final a nmolului, n %; n - densitatea nmolului, n g/cm3.

esturile filtrante, la filtrele de pres, pot fi naturale sau artificiale, iar alegerea condiiile de exploatare ale instalaiei de trebuie s se fac n funcie de tipul de nmol, timpul de deshidratare propriu-zis pentru filtrare i condiiile impuse filtratului. Timpul de deshidratare pentru nmolurile rezultate din epurarea

94

apelor uzate variaz ntre 1 i 6 h, depinznd de caracteristicile nmolului, gradul de condiionare, presiunea de lucru, etc.

n tabelul 6.10 se prezint date asupra duratei de presare pentru diferite tipuri de nmol.

Principalele avantaje ale filtrelor - pres sunt capacitatea mare de filtrare, consum redus de energie, umiditatea sczut a turtelor. Dintre dezavantaje se semnaleaz consum mare de material filtrant, consum ridicat de reactivi pentru condiionare, consum mare de manoper.

Tabelul 6.10 Timpul de presare a unor nmoluri industriale

Tipul de nmol Umiditatea iniial,

%

Rezistena specific la filtrare x 1010

cm/g

Timpul de presare (tp), h

Presiunea de lucru,

at Celuloz i hrtie 97-98 11-55 1,8 7-8 Vscoza 95-96 25-35 0,6 3-5 Preparaii de crbune 67

59 20 7-9

2,1 1,6

7 7

Deshidratarea mecanic prin centrifugare

Utilizarea centrifugelor pentru deshidratarea nmolului rezultat din epurarea apelor uzate i-a lrgit aplicabilitatea n ultimii ani, prin realizarea de utilaje cu performane ridicate i eficiena bun de deshidratare, mai ales datorit utilizrii polimerilor organici ca ageni de condiionare.

Deshidratarea prin centrifugare poate fi definit ca o decantare accelerat sub influena unui cmp centrifugal, mai mare de dou ori dect fora gravitaiei. Factorii care influeneaz sedimentarea centrifugal sunt aceiai ca i la sedimentarea convenional.Deshidratarea centrifugal este influenat i de o serie de parametri ai echipamentului, parametri constructivi ce trebuie alei n funcie de scopul urmrit.

Tendina actual se manifest ctre utilizarea centrifugelor cu rotor compact i funcionare continu. Aceste echipamente se pot grupa n trei categorii, cu domenii specifice de aplicare:

- centrifuge cu rotor conic, care produc o bun deshidratare i centrat limpede, dar neadecvate pentru solide fine;

- centrifuge cu rotor cilindric, care produc, n general, un centrat limpede; - centrifuge cu rotor cilindro-conic, care produc i turte bine deshidratate

i centrat limpede. Pentru realizarea unui grad nalt de recuperare a solidelor din nmol

(centrat limpede) se poate aciona prin descreterea debitului de alimentare, creterea consistenei nmolului, creterea temperaturii i creterea dozei de coagulant. Creterea gradului de deshidratare a nmolului se poate realiza prin scderea debitului de alimentare sau creterea temperaturii, chiar i fr adaos de coagulani. n general, turte bine uscate dau centrat mai puin limpede dac nu se are n vedere o condiionare corespunztoare a nmolului.

Eficiena procesului se exprim prin eficiena de ndeprtare a substanelor din nmol i se caracterizeaz cu relaia:

95

( )( ) 100SSS

SSSE

cti

cit = (6.7)

n care: E - randamentul de recuperare, n %; St - coninutul de solide n turt, n %; Si - coninutul de solide la alimente, n %; Sc - coninutul de solide n centrat, n %.

Randamentul de recuperare atinge valori de peste 90%, iar umiditatea turtelor este variabil n funcie de proveniena nmolului i gradul de condiionare. n tabelul 6.11 se indic performanele obinute la deshidratarea unor nmoluri din industria textil pe centrifug cilindro-conic, cu nmol condiionat cu polielectrolii organici.

Tabelul 6.11 Performane la deshidratarea prin centrifugare

Tipul de nmol Umiditatea iniial,

%

Debit de alimentare,

m3/h

Grad de recuperare,

%

Concentraia de solide n

turt, % Nmol de precipitare chimic 94,4 3,5 95,0 25,2 Nmol biologic n exces 97,9 3,0 89,1 - Nmol primar brut 93,2 3,5 96,1 26,8

Deshidratarea mecanic pe filtru pres cu band

Acesta este un echipament construit i introdus recent pentru deshidratarea nmolului. n general, se obin performane bune, cu nmoluri avnd o concentraie iniial n solide de circa 4%.

Parametrii de exploatare care influeneaz performanele echipamentului sunt debitul de nmol, viteza bandei, presiunea i debitul apei de splare.

n tabelul 6.12 se prezint performanele filtrului pres cu band pentru diferite tipuri de nmol.

Tabelul 6.12 Performane la deshidratarea pe filtru pres cu band

Tipul de nmol

Concentraie n solide la

alimentare %

Solide n turt

%

Doz de condiionare

kg/t

Nmol primar brut 3 - 10 25 - 14 0,6 - 4,5 Nmol activ proaspt 0,5 - 4 12 - 32 1,0 - 6,0 Amestec de nmol primar+ activ n exces

3 - 6 20 - 35 0,6 - 5,0

Nmol fermentat aerob 1 - 8 12 - 30 0,8 - 5,0 Nmol fermentat anaerob 3 - 9 18 - 34 1,5 - 4,5 Nmol condiionat termic 4 - 6 38 - 50 -

Pentru aprecieri comparative asupra celor patru tipuri de utilaje de deshidratare, se indic n fig.6.15 valorile medii ale concentraiei n substan uscat n turt pentru diferite tipuri de nmol.

96

Solide n turt,% 0 10 20 30 40 50 60

100%P, O% AE

CENI VF FPB

FP

70%P, 30%AE

CENI VF FPB

FP

50%P, 50%AE

CENI VF

FPB

FP

30%P, 70%AE

CENI VF FPB

FP

0%P, 100%AE

CENI VF FPB

FP

Legend: CENI - centrifug P - nmol primar VF - vacuum filtru FP - filtru pres FPB - filtru pres cu band AE - nmol activ n exces

Fig.6.15. Umiditi i solide n nmol Comparnd datele ce se pot obine la deshidratarea mecanic a

nmolurilor pe cele patru tipuri de echipamente, se poate conclude: - deshidratarea prin centrifugare sau vacuum-filtru produce turte cu umiditate comparabil;

97

- deshidratarea cu filtru pres cu band produce turte cu umiditate mai redus; - deshidratarea nmolului primar fermentat se realizeaz cu eficien mai bun dect a celui fermentat provenit din amestecul nmolului primar i n exces.

6.3.5. Uscarea

Reducerea avansat a umiditii nmolului se poate realiza prin evaporarea forat a apei, pn la o umiditate de 10-15%, n instalaii speciale i cu aport de energie exterioar.

Principalele tipuri de instalaii utilizate pentru uscarea termic a nmolului sunt: usctoare cu vetre etajate, usctoare rotative i usctoare prin atomizare. Pentru calcului necesarului de cldur ce trebuie furnizat sistemului trebuie s se in seama, n principal, de necesarul pentru evaporarea apei din nmol, prenclzirea materialului, dezodorizarea gazelor rezultate etc. ntruct randamentul termic al instalaiilor nu depete, de regul, 50%, s-a calculat c pentru uscarea unui nmol cu umiditate d circa 80%, pn la umiditate de circa 10%, sunt necesare circa 4500 kcal/kg substan uscat. Pentru reducerea necesarului de cldur se recomand deshidratarea prealabil a nmolului, prenclzirea aerului admis n sistem i recuperarea cldurii reziduale. Dei procedeul este costisitor i puin aplicat, are totui o serie de avantaje legate, mai ales, de valorificarea agricol a nmolului: produce nmol steril, reduce considerabil volumul de materialului datorit ndeprtrii apei, necesit suprafee de depozitare mici, este practic neinfluenat de prezena substanelor toxice sau inhibatoare.

Cercetri recente viznd utilizarea energiilor neconvenionale n deshidratarea nmolului au pus n eviden posibilitatea utilizrii energiei solare, mai ales pentru surse de nmol cu emisie intermitent (de exemplu din industrializarea sfeclei de zahr) i zone cu insolaie prelungit. Captatorii solari (realizai de ICPGA n colaborare cu Institutul Politehnic Cluj), de tip aer-aer, furnizeaz aer nclzit la temperatura de 75...85 0C, ce se trimite pe un usctor tip band (acoperit), pe care circul nmolul n prealabil deshidratat (fig.3.16).

Experimentrile efectuate pentru nmol de la fabricile de zahr au condus la obinerea unui materila uscat cu umiditate final de 10-12%, alimenatrea bandei fcndu-se cu nmol cu umiditatea de circa 60%. Materialul uscat poate fi omogenizat (sau granulat), nscuit i transportat n condiii similare cu ngrmintele chimice minerale.

Pentru cantiti mici de nmoluri cu coninut de metale, pentru reintroducerea n circuitul economic, prinntreprinderile de prelucrarea minereurilor, s-a utilizat tehnologia de uscare cu energie solar cu instalaie de uscare cu platouri suprapuse. Aerul cald obinut de la captatorii solari poate fi utilizat pentru uscarea nmolului i pe platforme de uscarea nmolului nchise i cu ventilaie forat.

98

6.3.6. Incinerarea nmolului

Dac nmolurile rezultate din epurarea unor ape uzate industriale conin compui organici i/sau anorganici toxici ce nu permit valorificarea agricol, depozitarea pe sol sau aplicarea procedeelor de recuperare a substanelor utile, se face apel la incinerare ca singura alternativ acceptabil. n timpul incinerrii compuii organici sunt oxidai total, iar compuii minerali sunt transformai n oxizi metalici ce se regsesc n cenu.

Pentru incinerare se recomand reducerea prealabil a umiditii nmolului brut i evitarea stabilizrii aerobe sau fermentrii anaerobe, care diminueaz puterea caloric a materialului supus incinerrii.

Prelucrarea nmolului nainte de incinerare trebuie s conduc la autocombustie. innd cont de un necesar de 2,6 MJ/kg pentru evaporare i pierderi de energie de minimum 10%, se recomand o umiditate a nmolului la alimentare de circa 50%. Dac umiditatea este mai mare sau dac temperatura de combustie trebuie s fie mai mare de 7500C, pentru a evita degajarea mirosurilor neplcute apare necesitatea combustibilului suplimentar. Toate instalaiile de incinerare trebuie echipate cu instalaii de splare sau filtrarea gazelor de ardere, pn la obinerea unui coninut de suspensii (cenu) la evacuare de 150-200 g/m3. Incinerarea nmolului semiplastic, cu putere caloric mic i coninut ridicat de ap impune echipament special, pentru a menine un raport adecvat suprafa/volum n timpul combustiei. n acest scop, pentru incinerarea nmolului se utilizeaz cuptoare rotative cilindrice, cu vetre multiple sau cu pat fluidizat. Cuptorul rotativ

Const dintr-un cilindru cptuit cu material refractar, cu axul puin nclinat fa de orizontal. Nmolul este injectat la captul amonte i, n timp ce este ars, este transportat la cealalt extremitate prin micarea de rotaie a cilindrului. Pentru a asigura o bun funcionare a cuptorului este necesar s se mruneasc materialul, nainte de alimentare, pentru a obine o suprafa suficient de mare i a asigura o distribuie uniform a acestuia. Cuptorul cu pat fluidizat

Const dintr-un cilindru vertical, echipat cu dispozitive de injectare a aerului la partea inferioar i un suport pentru susinerea stratului de nisip fin care este fluidizat cu ajutorul aerului insuflat. Nmolul se introduce la partea superioar. Instalaia de incinerare cu strat fluidizat cuprinde urmtoarele faze: pregtirea nmolului (reinerea corpurilor grosiere, mrunirea sub 10 mm, deshidratarea mecanic) i combustia propriu-zis a materialului la o temperatur de 600....8000C. Apa din nmol se evapor, n timp ce substana combustibil se gazeific i arde cu adaos, uneori, de combustibil convenional. Enrgia necesar unui astfel de proces este de circa 260 kWh/t material solid.

99

Cuptorul cu vetre multiple Se compune, n esen, dintr-un cilindru vertical din oel cptuit cu

crmid refractar i un ax central, care se rotete cu 1 rotaii/minut i pe care se monteaz braele de agitare. Prile axului i agitatorului din zona de combustie trebuie s fie confecionate din materiale rezistente la temperaturi ridicate. n acest tip de instalaie se creaz trei zone de combustie: zona de uscare, zona de combustie i zona de rcire. Nmolul este injectat la partea superioar i este injectat la partea inferioar datorit braelor de agitare, care aisgur i repartizare pe vetre, pentru a se obine o suprafa de contact ct mai mare. Aerul necesar combustiei este introdus la partea inferioar; aerul rece este prenclzit n prenclzitor, unde cenua cald evacuat transfer cldur aerului. Alte tipuri de instalaii

Pentru incinerarea nmolului sau altor reziduuri industraile apoase se mai utilizeaz instalaii de oxidare umed, instalaii de piroliz, incinerare prin automatizare etc.

Este avantajos ca incinerarea nmolului s se realizeze mpreun cu gunoaiele menajere i alte reziduuri industriale, alegndu-se tipul de instalaie n corelaie cu caracteristicile materialelor. La incinerarea n comun cu gunoaiele menajere, nmolul trebuie deshidratat pn la o umiditate apropiat de a gunoiului i adugat n proporie de 10-15% (fa de gunoi); cele mai multe instalaii de ardere sunt dotate cu echipamente pentru recuperarea cldurii.

100

C a p i t o l u l 7

EPURAREA APELOR UZATE PROVENITE DIN INDUSTRIE. STUDII DE CAZ

7.1. Principiile teoretice i reacii de baza ale procesului de epurare

Principiile teoretice i reaciile chimice care stau la baza procesului de

epurare sunt prezentate pe scurt n cele ce urmeaz. Asocierea celor trei faze de epurare, mecanic, chimic i biologic a fost conceput n vederea obinerii unui randament sporit de ndeprtare a impuritilor existente n apele reziduale brute, pentru redarea lor n circuitul apelor de suprafaa la parametrii avizai de normele n vigoare.

Astfel treapta de epurare mecanic a fost introdus n procesul tehnologic n scopul reinerii substanelor grosiere care ar putea nfunda canalele conductelor i bazinele existente sau care prin aciunea abraziva ar avea efecte negative asupra uvrajelor.

Treapta de epurare chimic are un rol bine determinat n procesul tehnologic, prin care se ndeprteaz o parte din coninutul impurificator al apelor reziduale. Epurarea chimic prin coagulare - floculare conduce la o reducere a coninutului de substane organice exprimate n CBO5 de cca. 20 -30 % permind evitarea ncrcrii excesive a nmolului activ cu substan organic. Procesul de coagulare - floculare const n tratarea apelor reziduale cu reactivi chimici, n cazul de fa, sulfat feros clorurat i ap de var, care au proprietatea de a forma ioni comuni cu substana organica existent n ap i de a se aglomera n flocoane mari capabile s decanteze sub form de precipitat. Agentul principal n procesul de coagulare - floculare este ionul de Fe3+ care se obine prin oxidarea sulfatului feros cu hipoclorit de sodiu. Laptele de var care se adaug odat cu sulfatul feros are rolul de accelera procesul de formare al flocoanelor i de decantare al precipitatului format.

Reacia de oxidare a FeSO4 i de precipitare a Fe(OH)3 este urmtoarea: 2FeSO4+3Ca(OH)2+Cl2=2Fe(OH)3+2CaSO4+CaCl2 (7.1) ndeprtarea prin decantare a flocoanelor formate este necesar ntruct

acestea ar putea mpiedica desfurarea proceselor de oxidare biochimic prin blocarea suprafeelor de schimb metabolic a biocenozei.

Datorit variaiilor mari de pH cu care intr n staia de epurare apele reziduale, se impune corectarea pH-ului n aa fel nct, dup epurarea mecano-chimic, apele s aib un pH cuprins ntre 6,5-8,5, domeniu n care degradarea biochimic sub aciunea microorganismelor din nmolul activ este optim. Corecia pH-ului se face cu ajutorul H2SO4 98% sau a NaOH 40% n bazinul de reglare a

101

pH-ului, destinat acestui scop. Totodat prin corecia pH-ului se reduce i agresivitatea apelor reziduale asupra conductelor, construciilor i uvrajelor.

Dup epurarea mecano-chimic i corecia pH-ului apele pot fi introduse n treapta de epurare biologic unde are loc definitivarea procesului de epurare. Necesitatea introducerii treptei de epurare biologic este motivat datorit coninutului mare de substana organic din apele reziduale evacuate de pe platforma chimic care nu pot fi ndeprtate prin epurare chimic dect parial.

Epurarea biologic const n degradarea compuilor chimici organici sub aciunea microorganismelor n prezena oxigenului dizolvat i transformarea acestor produi n substane nenocive.

n concepia i practica actuala, epurarea biologic a apelor uzate nu este o operaie unic ci o combinaie de operaii intermediare care depind de caracteristicile apei i de cerinele evacurii n emisar.

Schematic procesele chimice de degradare a substanelor organice se pot reprezenta astfel:

Material celular Celul

bacterian

CO2+substane organice simple

O2 Substan organic simpl

Oxidarea substanei organice se face n trepte succesive, fiecare treapta fiind catalizat de enzime specifice i const n transferul molecular de hidrogen de la substan ctre un acceptor, pn la ultimul acceptor de hidrogen. n cazul nostru, n condiii aerobe, acceptorul este oxigenul.

Exprimate n formule chimice fenomenele care au loc n timpul formrii i distrugerii nmolului sunt urmtoarele:

CnHmOpNr nCO2 + m/2 H2O + r/2 N2 (7.2) n aceste reacii se elibereaz n principal CO2 i H2O i ca produs

secundar de reacie, se formeaz un strat celular nou capabil sa degradeze alte molecule organice .

Schematic, procesul de epurare biologic are loc astfel: substanele asimilabile, exprimate n CBO5 concentrate la suprafaa biomasei sunt absorbite, substanele absorbite fiind apoi descompuse de ctre enzimele celulare vii n uniti mici care ptrund n celul, se metabolizeaz i se formeaz noi celule. Substanele metabolizate rezultate (CO2 ,azotai , etc.) sunt eliberate n mediu, ne mai fiind nocive.

n procesul de epurare biologic n afar de aportul de substane organice asimilabile, trebuie inut seama de existena elementelor indispensabile vieii i n primul rnd de azot i fosfor. Dup datele din literatur, coninutul de substane nutritive raportat la CBO este minim de CBO:N:P=150:5:1 i maxim de CBO:N:P= 90 :5:1. Prin epurarea biologic a apelor uzate se obine o ndeprtarea a impurificatorilor n jur de 90-95 %, n condiiile n care aceste ape conin substane biodegradabile.

102

7.2.Descrierea procesului tehnologic de epurare

Operaiile principale ale procesului tehnologic de epurare al staiei de

epurare de pe platforma chimic Rmnicu-Vlcea sunt prezentate schematic n fig.7.1.

Procedeele de epurare a apelor uzate, ntlnite n acest proces tehnologic, denumite dup procesele care se bazeaz, sunt urmtoarele:

- epurarea mecanic - n care procedeele de epurare sunt de natur fizic;

- epurarea chimic - n care procedeele de epurare sunt de natur fizico-chimic;

- epurarea biologic - n care procedeele de epurare sunt att de natur fizic ct i biochimic.

7.2.1.Epurarea mecanic n treapta de epurare mecanic se rein suspensiile grosiere. Pentru

reinerea lor se utilizeaz grtare, site, separatoare de grsimi i decantoare. Grtarele rein corpurile grosiere plutitoare aflate n suspensie n apele

uzate (crpe, hrtii, cutii, fibre, etc.). Materialele reinute pe grtare sunt evacuate ca atare, pentru a fi depozitate n gropi sau incinerate. n unele cazuri pot fi mrunite prin tiere la dimensiunea de 0,5-1,5 mm n dezintegratoare mecanice. Dezintegratoarele se instaleaz direct n canalul de acces al apelor uzate brute, n aa fel nct suspesiile dezintegrate pot trece prin grtare i pot fi evacuate n acelai timp cu corpurile reinute.

Deznisipatoarele sunt indispensabile unei staii de epurare, n condiiile n care exist un sistem de canalizare unitar, deoarece nisipul este adus n special de apele de ploaie. Nisipul nu trebuie s ajung n treptele avansate ale staiei de epurare, pentru a nu aprea inconveniente cum ar fi:

- deteriorarea instalaiilor de pompare; - dificulti n funcionarea decantoarelor; - reducerea capacitii utile a rezervoarelor de fermentare a nmolurilor i

stnjenirea circulaiei nmolurilor. Deznisipatoarele trebuie s rein prin sedimentare particulele mai mari n diametru de 0,2 mm i n acelai timp, trebuie s se evite depunerea materialelor organice, pentru a nu se produse fermentarea lor .

Separatoarele de grsimi sau bazinele de flotare au ca scop ndeprtarea din apele uzate a uleiurilor, grsimilor i, n general, a tuturor substanelor mai uoare dect apa, care se ridic la suprafaa acesteia n zonele linitite i cu viteze orizontale mici ale apei. Separatoarele de grsimi sunt amplasate dup deznisipatoare, dac reeaua de canalizare a fost construit n sistem unitar, i dup grtare, cnd reeaua a fost construit n sistem divizor i din schem lipsete deznisipatorul.

103

Decantoarele sunt construcii n care se sedimenteaz cea mai mare parte a materiilor n suspensie din apele uzate.

Na3PO4

NH3

Regenerare nmol activ

Stabilizare pe batal U.S.G.

ngroare

La incinerare

La hald

Evacuare la ru

Decantare secundar Tr. II

Epurare biologic cu nmol activ

Decantare secundar Tr. I

Omogenizare (preepurare)

Control reglare pH diluare

Decantare primar

Floculare

Desnisipare

Separare corpuri grosiere

Ape meteorice Ape menajere

Nmol excedentarNmol chimic activ

Produse uleioasea p e p u r a t r e c i r c u l a t

Ap de nmol

Nmol activ

recirculat

Nmol excedentar

H2SO4

NaOH

Nmol activ regenerat aerare NH3

Na3PO4

Ape uzate industiale

Fig. 7.1. Schema tehnologic a unei staii de epurare

104

7.2.2.Epurarea chimic Epurarea chimic se bazeaz pe procedeele fizico-chimice care se produc n:

- bazinul de amestec; - decantorul primar. Ca reactivi pentru epurarea chimic se folosesc sulfatul feros clorurat i

laptele de var. Dozarea se realizeaz cu pompele de dozare n bazinul de amestec n care se barboteaz aer. Amestecul ap - nmol chimic este condus gravitaional la decantorul primar echipat cu o camer central de reacie i pod raclor acionat electric. Nmolul primar colectat de pe radierul decantorului este evacuat gravitaional n staia de pompare a nmolului chimic , de unde cu pompe este fie recirculat la bazinul de amestec, fie evacuat ca nmol excedentar la ngrotoarele de nmol.

7.2.3.Reglare pH - diluie Deoarece pH-ul optim impus de procesul de epurare biologic este

cuprins ntre valorile 6.5-8.5, pentru un ultim control al pH-ului apei s-a prevzut un bazin de reglare a pH-ului. Aici n apa epurat mecano-chimic se dozeaz automat n funcie de pH acid sulfuric sau hidroxid de sodiu, din rezervoarele respective, cu pompe dozatoare. Pentru asigurarea unui amestec rapid ap - reactiv, s-a prevzut barbotarea cu aer prin grtarele de aerisire montate n acest scop n bazin, aer furnizat de o suflant.

Ca urmare a valorilor ridicate a concentraiei de CCO i CBO5 din apele reziduale brute, s-a prevzut diluarea acestor ape pn la limita cerut de procesul biologic. Apa de diluie folosit este apa rezultat din procesul final de epurare, ea fiind pompat la staia de pompare a apei recirculate.

7.2.4.Omogenizare - pompare intermediar Apele reziduale dup ce au parcurs fazele descrise mai sus, sunt conduse

gravitaional la dou omogenizatoare. Exist posibilitatea legrii etapei a II-a de etapa I-a n acest stadiu de epurare, prin pomparea cu ajutorul a trei pompe C 200, a apelor preepurate mecano-chimic n omogenizatorul etapei I-a, de unde fie c urmeaz procesul tehnologic al etapei I-a, fie printr-un sistem gravitaional de legtur, pot ajunge n staia de pompe intermediare.

Omogenizatoarele sunt prevzute s funcioneze ca treapt de preepurare biologic. n acest sens n bazinul de reglare a pH-ului se dozeaz substanele nutritive necesare ntreinerii biomasei (Na3PO4, NH3, uree) cu pompe dozatoare, ct i recircularea nmolului decantat n decantorul secundar treapta I-a. Omogenizatoarele sunt echipate cu turbine de aerare montate pe flotor, montaj ce permite urmrirea variaiei de nivel din bazin. Debitul de ap - nmol evacuat din omogenizatoare poate fi reglat prin intermediul unor vane amplasate n cminele de

105

evacuare i este dirijat n staia de pompe intermediare de unde ajunge la decantorul secundar treapta I-a.

7.2.5.Decantare secundar - treapta I -a Apele preepurate biologic n omogenizatoare sunt pompate n decantorul

secundar treapta I-a, echipat cu pod raclor, cu sistem hidraulic de evacuare rapid a nmolului decantat, ce se colecteaz gravitaional n staia de pompare nmol biologic primar. Circuitul nmolului, prin joc de vane, poate fi dirijat fie n bazinul de amestec cu nmol biologic primar recirculat, fie n ngrotoarele de nmol ca nmol biologic primar excedentar. Apa decantat este condus gravitaional n cele trei cuve de aerare ce constituie treapta a II-a de epurare biologic. n cminul de evacuare al decantorului se dozeaz n acest scop substane nutritive sub form de Na3PO4 i NH4OH ce se repartizeaz odat cu apele pe cele trei cuve de aerare.

7.2.6.Epurare biologic treapta a-II-a Treapta a II-a de epurare biologic este constituit din cuve de aerare,

cuve de regenerare nmol i decantoare secundare treapta a-II-a .

Cuve de aerare -cuve regenerare nmol Apele preepurate mecano-chimic-biologic sunt supuse n treapta a II-a de

epurare biologic unei oxidri biochimice prelungite, oxidare posibil prin aerare n prezen de nmol activ i substane nutritive coninnd fosfor i azot .Pentru aceasta , s-au prevzut trei cuve de aerare cu funcionare n paralel. Micarea apei n cuv se face prin intermediul unor perei ican , astfel nct fiecare cuv este compartimentat n 5 sectoare, din care ultimul servete definitivrii procesului de oxidare biochimic. Apa dup ce parcurge cuvele de aerare deverseaz n cminele de evacuare, de unde apoi gravitaional ajunge n decantoarele secundare treapta a II-a. Aerarea se realizeaz cu ajutorul turbinelor de aerare echipate cu cilindri verticali de difuziune i posibilitatea variaiei imersiei turbinei funcie de cantitatea de oxigen dizolvat n ap.

Nmolul activ decantat n treapta a II-a de decantare este recirculat n cuvele de regenerare nmol, echipate cu turbine de aerare, dup care mpreun cu apa se evacueaz printr-un canal longitudinal n primul compartiment al cuvelor de aerare.

Decantarea secundar

Amestecul ap-nmol activ este condus gravitaional la treapta de

decantare secundar prevzut cu trei decantoare de 19,5 m, cu funcionare n paralel astfel nct, fiecrei cuve de aerare i revine o unitate de decantare. Fiecare

106

decantor este prevzut cu pod raclor, cu evacuarea nmolului decantat pe la baza radierului prin intermediul a trei pompe C 200, cu posibilitatea recirculrii nmolului n cuvele de regenerare nmol sau ndeprtarea acestuia n exces spre ngrotoarele de nmol. Apele epurate, limpezite sunt colectate i apoi evacuate la ru dup ce parcurg o instalaie de msurare - nregistrare debit. Pe colectorul de evacuare exist posibilitatea dirijrii apelor epurate n staia de pompe ap recirculat n scopuri de diluie, precum i n staia de pompe ape industriale necesare n procesul de epurare (rciri pompe, desfundri trasee, preparare reactivi).

7.2.7.Preparare- dozare reactivi

n procesul de epurare al apelor reziduale sunt necesari urmtorii

reactivi: sulfat feros; fosfat de sodiu, amoniac sau ape amoniacale i lapte de var. Sulfat feros: acesta se dizolv n dou bazine cptuite antiacid, bazine echipate cu dispozitive de amestecare. Dozarea reactivului-concentraia 20% - se face cu ajutorul pompelor cu piston, n bazinul de amestec. Fosfat de sodiu: se dizolv n ap, n concentraie de 10%, n bazinele echipate cu dispozitive de amestecare. Dozarea se face cu ajutorul pompelor dozatoare care introduc reactivul n treapta a II-a de epurare biologic. Amoniac: se utilizeaz sub form de ap amoniacal 25%. Se stocheaz ntr-un rezervor cu o capacitate de 10 m3 de unde se dozeaz cu pompele din treapta I-a i treapta a II-a de epurare biologic. Laptele de var: se utilizeaz n concentraie de 10% CaO, fiind adus i stocat n bazine cptuite antiacid, echipate cu agitatoare, dozarea fcndu-se cu pompe la bazinul de amestec.

7.2.8.Prelucrare nmol Nmolul rezultat din treptele de epurare chimic i biologic este supus

unui tratament ce const din ngroare i stabilizare.

ngroare nmol Nmolul chimic, chimic-biologic i biologic n exces este supus

ngrorii n concentratoare cu scopul ridicrii concentraiei acestuia n substan uscat de la 1% la 3%. Limpedele deversat din ngrotoare este repompat la bazinul de reglare pH prin intermediul staiei de pompe ap recirculat.

Stabilizarea nmolului

Nmolul ngroat este preluat de dou pompe PCH 80-32 i pompat la USG unde este amestecat cu lamul i repompat pe batalele de lam ale USG, unde are loc procesul de difuzare n straturile poroase i stabilizarea substanelor organice.

107

7.2.9.Sistemul de canalizare

Sistemul de canalizarea a staiei de epurare este de tip unitar, fiind proiectat pentru un debit maxim de 1.949 m3/h, debit mediu 14.500 m3 / zi (fr ape meteorice) i 16.700 m3/zi (cu ape meteorice).

Tabelul 7.1 Debite de ap (m3/zi) Debit de nmol (m3/zi) Tehnologic Meteoric Tratat 9886,4 2203,6 12090 960 Luna Martie 1999 Intrare Ieire pH CCOCr CBO5 Susp Cl+ pH CCOCr CBO5 Susp Cl+ CCOCr CBO5 Sus 9,2 1328,8 768,7 688,7 472 7,6 185,5 54,1 52,3 271,4 86,0 90,1 89,6 Luna Noiembrie 1998 Intrare Ieire pH CCOCr CBO5 Susp Cl+ pH CCOCr CBO5 Susp Cl+ CCOCr CBO5 Sus 9,1 839,6 398,3 336,1 305 7,3 77,4 28,7 33,5 231 90,5 88,4 90,6

n tabelul 7.1 sunt prezentate debitele de ape tehnologice i meteorice

care sunt impurificate n special cu substane organice provenite de la combinatul chimic OLTCHIM Rmnicu Vlcea i care intr n staia de epurare Pentru fiecare etap a procesului tehnologic de epurare sunt prezentai parametrii de lucru pentru controlul regimului tehnologic de epurare, compoziia apelor uzate n funcie de gradul de epurare precum i indicii de control ai procesului.

7.3. Metode de control i analiz a apelor tratate n procesul tehnologic de epurare

Deoarece apele uzate de pe platforma chimic Rmnicu Vlcea provin n

cea mai mare msur de la combinatul chimic OLTCHIM, ele vor avea un coninut ridicat de substane organice, materiale n suspensie i metale grele. Apele uzate provenite de la combinatul de produse cloro-sodice Govora vor avea un coninut ridicat de compui anorganici halogenai i materiale n suspensie datorit profilului acestui combinat. Datorit compoziie apelor uzate, cu o ncrcare mare de substane organice, o importan mare n procesul de epurare o are treapta de epurare biologic. n tabelul 7.2 sunt prezentate sintetic metodele de analiz standardizate care se efectueaz n cadrul laboratorului de analize chimice ale staiei de epurare.

108

Tabel 7.2

Analize ce se execut n cadrul laboratorului de epurare biologic Nr crt

Denumire produs analizat

Locul de colectare a probelor

Metode de determinare 1. Ape reziduale brute Din conducta de

aduciune - Turbiditate STAS 6323/61 - pH - Reziduu fix STAS 3638/53 - Suspensii STAS 6953/64 - CBO5 STAS 6560/82 - CBO5 -Manometric - CCO STAS 6954/64 - TOC-total carbon analyzer - Azot STAS 7312/65 - Subst.extractibile cu eter de petrol

STAS 7587/66 - Fosfai STAS 3266/61 - Metale grele:

Hg STAS 8045/67 Cr STAS 7884/67 Fe STAS 8634/70 Cu STAS 3224/52

- Sulfuri STAS 7510/66 - Detergeni STAS 7576/66 - Arsen STAS 7885/67 - Benzen STAS 8502/70 - Azot amoniacal STAS 8683/70

2 Ape epurate Din canalul de evacuare

- Turbiditate - pH - Suspensii - CBO5 STAS 6560/82 - CBO5 -Manometric - CCO STAS 6954/64 - TOC-total carbon analyzer - Substane extractibile cu eter de petrol - Sulfuri - Cobalt - Lindan - Oxigen dizolvat

3 Efluent primar La ieirea din decantorul primar

- Turbiditate - pH - Suspensii - CBO5 -Manometric - CCO STAS 6954/64

4 Efluent secundar La ieirea din decantor, dup omogenizare (cuve de aerare)

- Fosfai - Turbiditate - pH - Suspensii - CBO5 - CCO - TOC - Azot - Oxigen dizolvat

5 Nmol primar (chimic)

Nmol din treapta de decantare primar

- pH - Suspensii

6 Nmol activ Nmol activ din cuva de regenerare

- Suspensii - Reziduu fix - Analiza microscopic

109

(bacteriologic) - Activitate microorganisme - Viteza de sedimentare - Oxigen dizolvat

7 Efluent din cuve de aerare i omogenizare (epurare biologic )

Omogenizator, cuve de aerare

- Oxigen dizolvat STAS 6536/62 - Azot - Fosfai - Analiz microscopic (bacteriologic)

8 Nmol n exces Nmol ngroat

Din decantorul primar i secundar (tr.I,II) ngrotor nmol

- pH - Suspensii - Reziduu fix (substane volatile)

9 Substane nutritive NH4OH Na3PO4

- STAS 448/67 - STAS 3389/67

10 Reactivi floculare FeSO4 NaOCl CaO

- STAS 2189/68 - STAS 918/66 - STAS 3910/68

11 Reactivi reglare pH H2SO4 NaOH

- STAS 97/64 - STAS 3068/69

12 Ap epurat recirculat

Din staia de pompare ap recirculat

Aceleai analize de la punctul 2

13 Nmol ngroat, pompat spre batalul de lam

Din staia de pomapare nmol ngroat spre batalul de lam.

- pH - Suspensii - Reziduu fix ( substane volatile )

7.4. Determinarea randamentului de epurare n lunile noiembrie 1998 i martie 1999

n cursul lunii noiembrie 1998 instalaia de epurare biologic a fost

alimentat cu ape chimice i fecaloid-menajere cu un debit de 20571.4 m3/24 h, ceea ce reprezint o medie de 250.8 m3/h , totaliznd pe 28 de zile 576000 m3 ap epurat .

Valorile principalilor indicatori pe influent i efluent au fost cuprinse ntre limitele prezentate n tabelul 7.3: Tabelul 7.3

Intrare Ieire PH CCOCr CBO5 Susp. pH CCOCr CBO5 Susp. mg/l mg/l mg/l mg/l mg/l mg/l 8.5-10.6 880-2442 400-1300 450-700 7.0-7.9 58-280 52-72 40-65

n luna noiembrie treapta de epurare mecano-chimic a funcionat

normal, dozarea reactivilor de floculare FeSO4 i Ca(OH)2 fcndu-se corespunztor. Epurarea chimic a condus la o reducere a impuritilor organice exprimate n CBO5 de cca. 20- 30 %.

n treapta de epurare biologic au fost utilizate procese biologice de adaptare, dezvoltare i reinere a populaiilor de microorganisme care s-au dezvoltat pe substratul nutritiv oferit de substanele organice prezente n apele uzate.

110

Populaia microorganismelor din nmolul activ a prezentat o compoziie mixt. Ponderea au deinut-o bacteriile aerobe, ele jucnd rolul principal n procesele de asimilare a substanelor organice din apa uzat. Alturi de bacterii s-au dezvoltat o serie de alte microorganisme vegetale sau animale care au participat direct sau indirect la reducerea poluanilor.

Valorile principalilor parametri la intrarea i ieirea din staia de epurare sunt prezentate n tabelul 7.4:

Tabelul 7.4 Intrare Ieire

pH CCOCr CBO5 Susp. pH CCOCr CBO5 Susp. Mg/l mg/l mg/l mg/l mg/l Mg/l

8.3-11.0 900-2600 400-1015 800-510 7.3-7.7 80-240 40-82 50-80

n cursul lunii martie 1999 instalaia de epurare biologic a fost

alimentat cu ape chimice i fecaloid-menajere cu un debit de 26441.9 m3/24 h, ceea ce reprezint o medie de 1101.7 m3/h , totaliznd pe 28 de zile 824110 m3 ap epurat .

n cursul lunii martie treapta de epurare mecano-chimic a funcionat normal , dozarea reactivilor de floculare fcndu-se corespunztor n funcie de ncrcarea organic i debitele de ap reziduale brute.

Treapta de epurare biologic a funcionat cu dou cuve de aerare , dou cuve de generare nmol i trei decantoare secundare treapta a II-a .

Randamentele de epurare la principalii indicatori de calitate au fost urmtoarele:

CCOCr CBO5 Suspensii 88.0 % 90.3 % 90.2 %

7.5. Descrierea general a sistemului de alimentare cu ap din sursa Brdior

7.5.1. Caracteristicile apei din lacul Brdior

Deoarece alimentarea cu ap a municipiului Rmnicu Vlcea i Ocnele

Mari se fcea din sursa Cheia, care furnizeaz un debit de 470 l/sec, insuficient pentru acoperirea consumului localitii, pentru mbuntirea asigurrii cu ap a municipiului Rmnicu Vlcea i alimentarea localitilor Climneti, Cciulata, Brezoi, Deti s-a apelat la sursa Brdior care poate asigura un debit minim de 1800 l/sec i un debit maxim de 2400 l/sec pe o conduct de 1200 mm. Lungimea total a conductei barajul Brdior-Rmnicu Vlcea este de 44,2 Km, din care: baraj Bradior- staia de tratare Valea lui Stan 8,6 Km, Valea lui Stan-Rmnicu Vlcea 35,6 Km.

Apa din lacul de acumulare Brdior provine din lacurile Vidra i Malaia situate n amonte, precum i din colectarea apelor prului Pscoaia, volumul lacului de acumulare fiind de circa 35 mil. m3. Probele de ap au fost prelevate la adncime, folosind drept punct de recoltare priza Uzinei Hidroenergetice Brdior,

111

de unde a fost racordat conducta de aduciune a apei de alimentare. Caracteristicile apei din lacul Brdior i indicatorii de calitate ai acesteia, prezentai n tabelul 7.4, au condus la necesitatea tratrii apei.

n cazul n care apa de alimentare are o duritate foarte mic (0 - 4 grade de duritate), deci poate fi coroziv fa de betoane i metale, i are un gust fad, este necesar creterea duritii prin mijloace chimice (cu ap de var), urmat de o corecie a pH-ului, la valoarea 8, cu acid clorhidric. Este necesar deasemenea, mpiedicarea nmulirii algelor i bacteriilor prin adugarea n ap a unei cantiti de clor (n funcie de concentraia de amoniac i substane organice din ap).

n tabelul 7.5 sunt prezentate valorile principalilor indicatori de calitate ai apei pentru apa brut (priz baraj Brdior), apa tratat (distribuitor Valea lui Stan) i la intrare n uzina de ap Cetuia din Rmnicu-Vlcea.

Tabelul 7.5.

Indicator Unitate Valorile indicatorilor de calitate a apei determinate la: de

msur Captare priza baraj

Brdior Distribuitor Valea

lui Stan Intrare Uzina de Ap

Cetatuia temperatura apei C 10 10,5 11

PH - 7,3 7,2 7,2 oxizi dez. Mg/l 10,07 10,02 10,07

sat. O2 % 88,8 89,4 90,8 CCO-Mn mg/l 6,9 5,6 6,9

CBO5 mg/l 1,72 1,4 1,72 suspensii mg/l - - -

reziduu fix mg/l 80 66 68 Cloruri mg/l 12,42 10,65 8,87 SO42- mg/l 12,4 14 14,5 Ca2+ mg/l 14,02 11,03 12,02 Mg2+ mg/l 3,6 2,02 3,36 OH- mg/HCl

u/10 0,7 0,6 0,7

NH+ mg/l 0,1 0,1 0,1 NO2- mg/l 0,005 0,015 0,001 NO3- mg/l 1,5 1 1 Fe3+ mg/l 0,05 0,08 0,4 PO43- mg/l - - -

F- mg/l - - - detergenti mg/l - - -

fenoli mg/l - - - duritate totala Ge 2,8 2,24 2,52 duritate temp. Ge 1,96 1,68 1,96 Cl2 liber/total mg/l - - -

Al3+ mg/l 0,02 0,025 0 H2S mg/l 0,02 0,011 0,07

turbiditate 3 5 5 culoare 4 10 10

nr. coliformi totali/100cm3 49 13 49 nr. coliformi fecali/100cm3 5 13 49

nr. streptococi fecali/100cm3 0 0 2 nr. germeni la 37 C/cm3 55 250 105

112

7.5.2. Stabilirea tehnologiei de tratare Rezultatele experimentale din laborator au condus la adoptarea

urmtoarei scheme tehnologice pentru tratarea apei din lacul Brdior: Captarea apei se face din lacul Brdior, prin intermediul a dou prize: o

priza pricipal i una secundar fiecare dintre ele asigurnd un debit de 1,2 m3/s. Camera de amestec i distribuie - apa brut provenit din sursa Brdior

este condus n camera de amestec i distribuie, de unde este repartizat spre cele dou decantoare radiale. Camera de amestec i distribuie este prevzut, pentru protecie, cu un preaplin. n camera de amestec i distribuie debueaz i conductele de reactivi de la staia de reactivi. Pentru a se face un bun amestec ntre apa brut i reactivi (sulfat de aluminiu, clor, acid clorhidric i var) s-au prevzut dou amestectoare cu elice, pe suporturi metalice. Lamelele deversante asigur egalizarea debitelor spre decantoare, cu posibiliti de izolare prin vane de perete.

Decantoarele radiale - Sedimentarea se face n dou decantoare radiale descoperite ce sunt alimentate cu ap brut de la camera de amestec i distribuie prin cte o conduct de oel. Corpul central al decantorului este dotat cu o conduct pentru refulare nmolului, o conduct de barbotare i o conduct pentru protecia cablurilor electrice ce alimenteaz instalaia electric a podului raclor. Colectarea nmolului de pe radierul decantorului n conul central al acestuia se face cu ajutorul podului raclor rotitor cu acionare periferic.

Filtrarea rapid - Staia de filtrare se compune din dou module de filtre rapide, fiecare dintre ele avnd cte patru cuve pe un singur rnd i fiind prevzut cu un rezervor de nmagazinare a apei filtrate. Accesul apei decantate n filtru se face direct prin clapete de admisie, cu nchidere automat la ridicarea nivelului apei din cuvele filtrelor, n perioada de splare. Filtrele se spal la 1-2 luni, n funcie de depuneri.

Conducta de ap filtrat - conduce apa n rezervorul de ap filtrat i este prevazut cu o van de separaie i o clapet a regulatorului de nivel, comandat de un sistem cu flotor, avnd rolul de a pstra un nivel amonte constant al apei n filtru. Din baza rezervorului fiecrui modul de filtre pleac cte o conduct ce asigur transportul apei filtrate spre conducta de aduciune Brdior-Rmnicu Vlcea.

Staia de pompare - conine utilaje de pompare att pentru splarea filtrelor ct i pentru consumul de ap necesar n staia de tratare. Apa pentru splarea filtrelor este aspirat din conducta de transport a apei spre Rmnicu Vlcea i este refulat prin conducte direct n galeria filtrelor. Pompele au rolul de a aspira ap din conducta de aspiraie i asigur umplerea recipientului de hidrofor ce asigur apa necesar consumului n staia de pompare, pavilionul de exploatare, staia de reactivi i restul staiei de tratare. Recipientul de aer comprimat, mpreun cu cele dou electrocompresoare asigur aerul necesar manevrrii vanelor electropneumatice comandate de pupitrele de comand din staia de filtre.

Staia de reactivi - apa prelevat din acumularea Brdior este agresiv fa de betoane i metale, din acest motiv s-a impus corectarea duritii apei n

113

sensul creterii ei cu circa 4 grade de duritate prin adugarea de ap de var n doz de 40-50 mgCaO activ/dm3 de ap tratat, armat de o corectare a pH-ului la valoarea 8, cu acid clorhidric n doz de 36-40 mg HCl pur/dm3 de ap tratat. Pentru sedimentare se recomand folosirea drept coagulant a sulfatul de aluminiu n doz de 20mg/dm3 Al2(SO4)18H2O i o preclorare i o postclorare a apei tratate. Schema staiei de reactivi cuprinde gospodria de sulfat de aluminiu, gospodria de acid clorhidric i gospodria de var.

Preclorarea i postclorarea - Staia de clorare este prevazut cu un depozit de clor, dimensionat pentru 30 zile. Preclorarea apei tratate se face n bazinul de amestec i distribuie, i clorul adugat naintea decantrii mpiedic nmulirea algelor i bacteriilor. Pentru neutralizarea clorului sunt prevzute dou rezervoare de dizolvare a sodei caustice i respectiv tiosulfatului de sodiu, care descrcate ntr-un rezervor de stocare reprezint soluia de neutralizare a scprilor de clor din butoaiele de stocare prin stropirea acestora cu ajutorul unei instalaii de stropire. Postclorarea are loc n rezervoarele de sub filtrele rapide printr-un sistem de distribuie tip pieptne.

7.5.3. Conducta de distributie i transport Conducta de distribuie i transport este metalic, cu diametrul Dn=1200

mm i are o lungime, ntre Valea lui Stan i Rmnicu Vlcea, de 35,6 km. Conducta este prevazut cu vane de linie pentru reglarea debitului (Q=1200 l/sec) i presiunii (6-7,5 atm). S-au montat aerisiri pentru reglarea presiunii i goliri la locuri stabilite prin proiectare. Cota n Rmnicu Vlcea este de 250,75 m. La intrarea n Rmnicu Vlcea conducta intr ntr-un distribuitor cu diametrul Dn=1500 mm, care distribuie, prin reele, apa n rezervoarele Cetuia, Petrior i Cpcelu. De aceast conduct sunt racordate localitile Brezoi, Climneti, Cciulata, Deti, Bujoreni, Rmnicu Valcea, Ocnele Mari.

7.5.4. Rezervoarele de distribuie apa potabila la consumatori Cota de intrare a conductei de ap potabil n Rmnicu Vlcea este de

250,75 m, iar la rezervoare de aproximativ 305 m. Din rezervoarele Petrior, Cetuia i Cpcelu apa este distribuit n reeaua oraelor Rmnicu Vlcea, Ocnele Mari i apoi la consumatori. Debitul maxim necesar localitilor Rmnicu Vlcea i Ocnele Mari este de 1100 l/sec.

114

LISTA BIBLIOGRAFIC

1 xxx World Ressources 1990 1991. A guide to the global environment

2. xxx The Handbook of Environmental Chemistry, vol.1, part.F. Springer-Verlag, Berlin,1992

3. Antoniu R., Negulescu C., .a.

Protecia mediului nconjurtor Ed.Tehnic, Bucureti, 1995

4. Bucur Aurelia Elemente de chimia apei Ed. H*G*A, Bucureti, 1999

5. Constantinescu Gh., Negoiu M.,.a.

Chimie anorganic Ed.Tehnic, Bucureti, 1986

6. Giddings J.C. Chemistry, Man and Environmental Change, Canfield Press,1973

7. Grecu I., Goina T.

Chimia anorganic Ed. Didactic i Pedagogic, Bucureti,1982

8. Hubert P. Eaupuscule.Une introduction a la gestion de leau Ed. H*G*A, Bucureti, 1998

9. Navarro A., Blanchard J.M.

Leau et lenvironnement INSA Lyon,1983

10. Negoiu D. Tratat de chimie anorganic , 3 vol. Ed. Tehnic, Bucureti, 1972

11. Negoiu D., Negoiu M.

Structura combinaiilor anorganice Ed.Tehnic, Bucureti, 1987

12. Negulescu M., Antoniu R., .a.

Protecia calitii apelor Ed. Tehnic, Bucureti, 1982

13. Negulescu L. Fodor C.

Tratarea apei n centralele termoelectrice Lito UPB, 1987

14. Negulescu M. Ianculescu S.,.a.

Protecia mediului nconjurtor Ed. Tehnic, Bucureti,1995

15. Neniescu C.D. Chimia general Ed.Didactic i Pedagogic, Bucueti,1972

16. Nistreanu V., Guran C.,.a.

Chimia anorganic i analitic. Note de curs. 2 vol. Lito UPB, 1985

17. Nistreanu V., Dumitran G., .a.

Elemente de ecologie Ed. BREN, Bucureti, 1999

18. Nistreanu Valeriu, Nistreanu Viorica

Amenajarea resurselor de ap i impactul asupra mediului Ed. BREN, Bucureti, 1999

19. Popescu M., Popescu M.

Ecologie general Lito UTCB, Bucureti, 1992

115

20. Rojanschi V., .a. Cartea operatorului din staii de tratare a apelor Ed. Tehnic, Bucureti, 1996

21. Rojanschi V. Ozman Th.

Cartea operatorului din staii de epurare a apelor uzate Ed. Tehnic, Bucureti, 1977

22. Rojanschi V., Bran Fl.

Protecia i ingineria mediului Ed. Economic. 1997

23. Seinfeld J.H. Atmospheric Chemistry and Physics of Air Pollution Wiley Interscrence, New York, 1986

24. Stoica L., Constantinescu I.,.a.

Chimia general i analize tehnice Ed. Didactic i Pedagogic, Bucureti, 1991

25. Stumm W. Aquatic Chimistry. Emphasizing Chimical Equilibre in Natural Waters Wiley Interscrence, New York, 1970

26. Stumm W., Morgan J.,

Aquatic Chemistry Wiley Interscrence, New York, 1981

27. Stumm W. Aquatic Surface Chemistry; Chemical Processes at the Particle Water Interface Wiley Interscrence, New York, 1987

28. Varduca A. Hidrochimie i poluarea chimic a apelor Ed. H*G*A, Bucureti,1997

116

Umiditatea sau continutul de apaGreutatea specifica a namoluluiMineral si volatil n substanta uscataCaracteristicile de filtrabilitate ale unor namoluri industriale

Rezistenta specifica la filtrare si compresibilitateNamol activ n excesMetale grele si nutrientiProcedee de prelucrare a namolului

ngrosarea gravitationala se realizeaza n instancarcarea si concentratia n solide la ngros

Tipul de namol

ngrosarea prin flotare se aplica pentru suspenngrosarea prin centrifugare se aplica n generaDate comparative ntre diferite procedee de ngrProductia si compozitia gazului pe principalelegrupe de substante organice din namol

Fermentarea aeroba a namoluluiDate comparative privind fermentarea anaeroba si aeroba

Conditionarea chimicaConditionarea termicaAlte procedee de conditionareDeshidratarea naturala pe platforme de uscare a nDeshidratarea mecanica pe vacuum-filtre este procDeshidratarea mecanica pe filtre presaTabelul 6.10Timpul de presare a unor namoluri industriale

Deshidratarea mecanica prin centrifugareTabelul 6.11Performante la deshidratarea prin centrifugare

Deshidratarea mecanica pe filtru presa cu bandaTabelul 6.12Performante la deshidratarea pe filtru presa cu banda

Cuptorul rotativCuptorul cu pat fluidizat

Fig. 7.1. Schema tehnologica a unei statii de epurareCuve de aerare -cuve regenerare namolDecantarea secundarangrosare namolStabilizarea namoluluiTabelul 7.1

Metode de determinareTabelul 7.3Tabelul 7.4

LISTA BIBLIOGRAFICA